[发明专利]不透明颜料颗粒

说明书

技术领域

本发明涉及用来形成包封在聚合物中的不透明颜料颗粒(opacifyingpigment particle)的方法。更具体来说，本发明涉及用来形成包封在聚合物中的不透明颜料颗粒(opacifying pigment particle)的方法，该方法包括：(a)用0.1-10重量％的含硫酸官能第一聚合物将平均粒径为150-500纳米、折射率至少为1.8的颜料颗粒分散在介质中，从而在pH值为5-8的范围内，分散的颜料颗粒的ζ电势小于-28mV，其中所述第一聚合物的含量是以所述颜料颗粒的重量为基准计的；

(b)在所述分散的颜料颗粒的存在下进行乳液聚合反应，以提供10-200重量％的第二聚合物，所述含量是以颜料颗粒的重量为基准计的，所述第二聚合物至少部分地包封所述分散的颜料颗粒。本发明还涉及由此形成的包封在聚合物中的不透明颜料，以及包含所述包封在聚合物中的不透明颜料的组合物。

背景技术

不透明颜料能给不透明涂料(例如油漆)和塑料提供白色和不透明性，或者“遮盖力”。在大多数用来在要施加涂料的下层表面或基材表面上提供不透明涂层和隐蔽覆盖这类表面的涂料中存在这些颜料。在大多数设计为完全不透明或部分不透明的塑料中也存在这些颜料。在油漆和塑料中，不管油漆是白色还是彩色的，不透明颜料一般都存在。通常希望不透明涂料、油漆和塑料具有高不透明效果，这样当使用最小厚度的涂料或油漆或者塑料时，即使该表面具有强对比色，也能使涂料或油漆完全隐蔽下表面。

长期以来，不透明涂料、油漆和塑料生产商一直设法通过使遮盖水平最大，同时使不透明颜料的用量最小来配制具有所需不透明性的不透明涂料、油漆和塑料。不受限于特定理论，据信不透明效果随涂料或塑料中不透明颜料颗粒之间的间距而变化。当不透明颜料颗粒具有一定的粒径和间距时，达到最大光散射效率，这样各颗粒的光散射能力就不会干扰其相邻颗粒的光散射能力。在不透明颜料含量足够低使得各不透明颜料颗粒相互孤立的涂料和塑料中可能发生这种情况。但是，不透明颜料含量如此低的涂料和塑料经常不能以所需的厚度提供足够的不透明性或遮盖力。获得所需水平的遮盖力或不透明性通常需要更高含量的不透明颜料。在这些高含量下，不透明颜料颗粒发生统计分布，导致至少一些不透明颜料颗粒相互非常接近，结果由于不透明颜料颗粒的聚集而造成光散射效率损失。通过减小不透明颜料颗粒的聚集，并将不透明颜料颗粒簇的形成减至最小，可以提高遮盖效率。达到此目的的一种方法是通过在不透明颜料颗粒表面上聚合聚合物而将不透明颜料颗粒包封在聚合物基质中。

美国专利第4,421,660号揭示了一种包封在聚合物基质中的无机固体，所述无机固体是包封在通过以下聚合法制备的疏水性加成聚合物中：将不与水混溶的单体分散在无机颗粒聚合物的胶体水分散体中，然后进行乳液聚合。在乳液聚合过程之前，使用分散剂或者表面活性剂将所述颜料分散在水中。尽管文中称该方法可以提供包封在聚合材料中的颜料颗粒，但是所揭示的使用所揭示的分散剂和表面活性剂的方法会产生大量的砂粒(grit)，而且是不可行的。

发明内容

我们已发现当使用某些含硫酸官能聚合物作为某些无机颜料颗粒的分散剂的时候，能够通过可行的乳液聚合法包封所述颜料颗粒。包封在聚合物中的不透明颜料提供所需的高遮盖效率，能够在水性介质中形成，而且具有低的砂粒含量。

根据本发明的第一方面，提供一种形成包封在聚合物中的不透明颜料的方法，其包括：(a)用0.1-10重量％的含硫酸官能第一聚合物将平均粒径为150-500纳米、折射率至少为1.8的颜料颗粒分散在介质中，从而在pH值为5-8的范围内，所述分散的颜料颗粒的ζ电势小于-28mV，其中所述第一聚合物的含量是以所述颜料颗粒的重量为基准计的；

(b)在所述分散的颜料颗粒的存在下进行乳液聚合反应，以提供10-200重量％的第二聚合物，所述含量是以所述颜料颗粒的重量为基准计的，所述第二聚合物至少部分地包封所述分散的颜料颗粒。

根据本发明的第二方面，提供一种通过以下方法形成的包封在聚合物中的不透明颜料，所述方法包括以下步骤：(a)用0.1-10重量％的含硫酸官能第一聚合物将平均粒径为150-500纳米、折射率至少为1.8的颜料颗粒分散在介质中，从而在pH值为5-8的范围内，所述分散的颜料颗粒的ζ电势小于-28mV，其中所述第一聚合物的含量是以所述颜料颗粒的重量为基准计的；